Вот что вам нужно знать о графеновой нанотехнологии

Картик Хажела • 6 сентября 2019 г.

Делиться

Мнения, выраженные участниками-предпринимателями, являются их собственными.

Вы читаете Entrepreneur India, международную франшизу Entrepreneur Media.

Графен состоит из одного слоя атомов углерода, но при этом он прочнее стали, обладает исключительной электро- и теплопроводностью, универсален, настраиваем и может найти необычное применение. С тех пор, как десять лет назад графен оказался в центре внимания, он столкнулся с серьезными препятствиями на пути своей крупномасштабной коммерциализации.

Как графен работает в металлических батареях?

Электрическая революция, которую мы видим сегодня, во многом связана со значительными достижениями в технологии литий-ионных аккумуляторов, однако широкомасштабное внедрение имеет множество узких мест, таких как ограниченная плотность энергии, концентрация литиевых руд в определенных местах и ​​опасные отходы, образующиеся при утилизации батарей. Металловоздушные батареи обеспечивают устойчивое и эффективное решение для крупномасштабного внедрения электромобилей. Металло-воздушные батареи используют металл в качестве анода, воздух (кислород) в качестве катода и воду в качестве электролита. В воздушном катоде батарей используется графеновый стержень. Поскольку в качестве катода должен использоваться кислород, материал катода должен быть пористым, чтобы пропускать воздух, и этим свойством превосходит графен. Графен, используемый в электроде, способен повысить эффективность батареи в пять раз при стоимости в три раза дешевле.

Каково использование графена в масляных сорбентах?

Маслосорбентная подушка LSP20 использует графен в качестве поглощающего материала; пористая структура графена обеспечивает высокую поглощающую способность подушечки. Подушечка чрезвычайно легкая и обладает очень высокой впитывающей способностью, что делает ее экономически эффективным и устойчивым решением для борьбы с разливами нефти.

Согласно отчету «Сводный индекс управления водными ресурсами» (CWMI), опубликованному Нити Аайог в 2018 году, 21 крупный город стремится достичь нулевого уровня грунтовых вод к 2020 году, что повлияет на доступ к ним 100 миллионов человек. Однако этот острый водный кризис касается запасов пресной воды, тогда как вода как ресурс в изобилии доступна в виде морской воды, а нынешние методы опреснения крайне неэффективны и потребляют большое количество ископаемого топлива.

Среди множества замечательных свойств графена его гидрофобность, вероятно, является одной из черт, наиболее полезных для очистки воды. Графен естественным образом отталкивает воду, но когда в нем сделаны узкие поры, допускается быстрое проникновение воды. Это породило идеи относительно использования графена для фильтрации и опреснения воды, особенно после того, как была разработана технология создания этих микропор. Листы графена (перфорированные миниатюрными отверстиями) изучаются как метод фильтрации воды, поскольку они способны пропускать молекулы воды, но блокировать прохождение загрязнений и веществ. Небольшой вес и размер графена могут способствовать созданию легких, энергоэффективных и экологически чистых фильтров для воды и опреснителей.

Будущее графена

Однако 12 процентов населения Индии уже живут по сценарию «нулевого дня» из-за чрезмерной откачки грунтовых вод, неэффективной и расточительной системы управления водными ресурсами и многих лет дефицита дождей. В отчете CWMI также говорится, что к 2030 году спрос на воду в стране, по прогнозам, вдвое превысит имеющиеся запасы, что подразумевает острую нехватку воды для сотен миллионов людей и, в конечном итоге, шестипроцентную потерю ВВП страны.

Фильтрация воздуха — еще одна важная отрасль, где свойства графена могут привести к разработке эффективных и действенных продуктов. Современные технологии очистки воздуха используют адсорбцию и фильтрацию, однако, когда адсорбирующий материал достигает предела насыщения, его необходимо заменить. Графеновые нанокомпозиты обладают превосходными адсорбционными и фильтрующими свойствами, что делает их эффективным воздушным фильтром.